수변구역은 하천으로의 오염물질을 차단하는 완충지대 로써 수질관리를 위한 일종의 유역관리 구역이고, 경관적인 관점에서 볼 때 작은 비율로 존재하지만 많은 야생동물에게 피난처 및 서식처를 제공하고 다른 육상의 서식처 보다 더 많은 생태적 기능의 수행과 다양하고 복잡한 식물군집이 성립되고, 또 그것을 먹이로 하는 동물종이 존재하여 수변구역의 생물다양성이 형성되는 곳으로 생태적·환경적 측면에서 수계 특성에 적합한 체계적인 보전·관리가 요구된다.
이와같이 1998년부터 한강수계를 시작으로 2002년 낙동강, 금강, 영산강수계도 수변구역을 지정하여 상수원 수질관리에 직접적으로 영향을 미치는 상수원 주변의 수변구역내 오염원 입지 등을 규제하고, 오염물질이 상수원에 직접 유입되는 것을 차단하여 단계적으로 수변구역내 토지를 매입한 후 녹지대를 조성함으로써 오염물질을 정화하는 수변완충지대로서의 수질 개선 및 생태계기능 향상 등을 도모하고 있다.
그러나 수변녹지조성이 상수원 수질관리에 효과적인 수단임에도 불구하고, 수변구역의 생태적 특성을 고려하지 못한 복원과 지형 및 수문학적 조건의 변경 없이 단순한 조경적 식재의 문제점과 단일종 내지 소수종 단층식재, 저밀식재 등 바람직하지 않는 구조가 수변녹지 기능을 제한하고, 외래종 식재, 단순 구조 형성 등으로 인한 초지화 등이 발생하였다. 영산강수계의 경우 조성유형 중 중경목을 이용한 숲형이 전체 65% 이상 차지하면서 초기 이입종으로 인한 도입식생의 피압과 수목이식에 따른 수세위축, 수목 고사율 증가로 사업의 목적을 저하시키고, 조성지에 대한 예·제초 등의 유지관리비용이 계속해서 증가하여 저관리형 생태복원 방안이 요구되고 있다.
따라서 지속적으로 증가하고 있는 수변녹지와 유지관리비 절감을 위해서 자연의 원리에 근거한 지속가능한 생태복원 방향을 모색하는 연구가 필요할 것으로 생각되었다.
이를 위해 본 연구에서는 2019년 저관리형 생태 숲 복원기법 개발을 위하여 묘목을 식재한 생태식재구와 중경목을 식재한 조경식재구와의 생장량 변화, 유지관리비용, 피도, 종다양성, 생존율, 토양변화 등을 조사, 분석하였다.
실험연구지는 전남 화순군 사평면 검산리26-1에 위치한 수변구역내 토지로 생태식재구 실험구 조성은 밀도(3주/㎡, 1주/㎡)별 각 6반복으로 총 12개 방형구(면적 100㎡)와 조경식재구도 6반복하여 총 18개의 방형구 설치하였다.
생태식재구 식재수종 선정은 영산강·섬진강수계 일원의 제4차 전국자연환경조사 결과를 바탕으로 하여 수급성을 고려 상수리나무 우점군락을 목표로 상수리나무 등 7종으로 종을 구성하여 3주/㎡의 방형구(300주), 1주/㎡(100주)로 2,400주를 랜덤 식재를 하였다. 식재밀도는 선행연구를 기준하여 밀도별 차이를 분석하고자 하였고, 묘목은 40cm~70cm 규격으로 하였다. 조경식재구는 중경목을 그간 조성하였던 수목규격(H2.5~3.5×R8)으로 방형구당 느티나무 등 4종 8주로 총 48를 식재하였다. 생태식재구에는 괸리비절감, 토양 환경개선, 수목 양분공급 등 효과성을 분석하기 위하여 파쇄칩을 10cm 두께로 멀칭처리 하였다.
실험구 수목의 생장량 측정은 각 수목마다 고유 넘버를 부여하여 년 상, 하반기 2회 실시하였다. 수고, 수관폭은 스타프를 사용하였고, 근원직경은 지름자와 버니아켈리퍼스로 하였다.
조사 및 분석 2019년 5월 부터 2021년 7월까지 3년간의 생태식재구와 조경식재구의 수고, 수관폭, 근원직경 등 생장량으로 하였다.
실험구별, 수종별 수고생장에 대하여 통계학적으로 분산분석(ANOVA)한 결과, 유의수준 p< 0.001에서 차이가 있었고, 밀도별 수고생장에 대하여 T-test 분석결과, 유의수준 p >0.05에서 차이가 없었다. 이는 밀도차이에 따른 수고생장이 아직까지 큰 차이가 없기 때문으로 판단된다.
생태식재구 수고의 전체평균 절대생장은 ’19년 58.0cm에서 ‘21년 219.6cm로 상대생장율은 279.0%로 증가하였고, 조경 식재구의 절대생장은 ’19년 407.3cm에서 ‘21년 429.0cm로 전체평균 상대생장율은 5.3%로 미미하게 증가하였으며, 생태식재구 식재밀도별 수고생장은 3주/㎡(282.2%)가 1주/㎡(275.8%)보다 약간 높게 나타났다. 이와같이 조경식재구의 생장이 저조한 결과는 중경목 이식 후 수세위축, 이식 직후 2~3년 이내는 생장량이 급격히 감소하여 나타난 것으로 판단되며, 생태식재구 식재밀도별 수고생장은 경쟁밀도효과에 따라 숲 이행 초기이지만 3주/㎡ 식재구가 1주/㎡의 식재구 보다 수고 생장이 높은 것은 일반적으로 밀도가 높아질 수록 직경생장과 수관부 생장이 감소하는 반면 수고생장은 높아진다는 연구결과와 일치한다. 수목의 성상별 생장차이는 교목성 수종인 느티나무, 산벚나무, 상수리나무 등이 261.4cm이었고, 아교목 수종인 때 죽나무, 산딸나무, 팥배나무 등 아교목 수종이 150.8cm로 숲 이행 초기이지만 성상에 따라 서서히 층위구성이 나타나기 시작하였고, 천이초기 식물로 질소를 고정하는 자귀나무도 255.6cm로 빠른 생장을 보였다. 조경식재구는 상수리나무(9.9%), 느티나무(3.8%), 떄죽나무(3.6%), 산딸나무(-4.7%)의 저조한 상대생장율로 특히 산딸나무는 수세위축으로 퇴행된 생장을 하였다.
실험구별 수종별 수관폭 생장에 대하여 통계학적으로 분산 분석(ANOVA)한 결과, 유의수준 p<0.001에서 차이가 있었고, 밀도별 수관폭생장에 대한 T-test 분석결과, 유의수준 p<0.001에서 차이가 있었다. 이는 실험구간, 수종간, 밀도별 수관폭 생장에 차이가 있기 때문으로 판단된다.
생태식재구 수관폭의 전체평균 절대생장은 ’19년 46.4cm에서 ‘21년 149.0cm로 상대생장율은 221.3%로 증가하였고, 조경식재구의 절대생장은 ’19년 191.3cm에서 ‘21년 222.4cm로 전체평균 상대생장율은 16.4%로 생태식재구와 비교하여 낮은 증가를 보였으며, 생태식재구 식재밀도별 수관폭 생장은 3주/㎡(188.1%)가 1주/㎡(254.5%)보다 낮게 나타났다. 이와 같은 중경목의 저조한 수관폭 생장도 수고생장의 선행연구에서와 같이 중경목의 이식스트레스에 의한 수세위축 등 수고생장과 유사한 결과를 나타냈다. 생태식재구 밀도별 수관폭 생장차이는 수고생장과 반대로 경쟁밀도효과에 따라 밀도경쟁이 심하지 않는 1주/㎡ 식재구가 3주/㎡ 식재구 보다 생장율이 높았다. 수목의 성상별 생장차이도 수고생장과 유사하게 교목성 수종이 아교목성 수종보다 높았고, 특히 자귀나무는 초기 질소고정 식물로 넓게 자라는 생장특성상 가장 높은 수관폭 생장을 하였다.
실험구별 근원직경 생장에 대하여 통계학적으로 분산분석(ANOVA)한 결과, 유의수준 p<0.001에서 차이가 있었고, 밀도별 근원직경 생장에 대한 T-test 분석결과, 유의수준 p<0.001에서 차이가 있었다. 이는 실험구간, 수종간, 밀도별 수관폭 생장에 차이가 있기 때문으로 판단된다.
생태식재구 근원직경의 전체평균 절대생장은 ’19년 1.1cm에서 ‘21년 3.3cm로 상대생장율은 209.7%로 증가하였고, 조경식재구의 절대생장은 ’19년 8.9cm에서 ‘21년 9.7cm로 전체 평균 상대생장율은 9.2%로 미미하게 증가하였으며, 생태식재구 식재밀도별 근원직경 생장은 3주/㎡(179.2%)가 1주/㎡(240.2%)보다 낮게 나타났다. 조경식재구에서 중경목의 직경생장은 시공 후 초기활착과정 중에 이식스트레스로 저조 하다가 2~3년 이후에 양호하게 생장하기 때문으로 판단된다. 생태식재구 식재밀도별 근원직경 생장은 3주/㎡(179.2%)가 1주/㎡(240.2%)보다 낮게 나타났다. 이와같은 결과는 직경생장은 밀도가 높을수록 직경생장이 감소 하고, 낮은 밀도에서 광의 흡수가 많아 광합성을 활발하게 함으로써 수간하부 초살도가 촉진되어 높게 나타난 것으로 판단된다. 생태식재구 수종별 근원직경 생장도 수고생장, 수관폭생장 결과와 유사하게 나타났다.
연구결과 생태식재구는 조경식재구와 비교하여 각종 생장량에서 전반적으로 높게 나타났다. 이는 생태식재구 조성시 토양개량, 식재기반조성, 고밀식재, 유기양분 공급 및 잡초발생 억제를 위한 멀칭 등에 기인한 것으로 판단된다. 따라서 묘목식재는 현장 적응성을 높이고, 성장하는 과정에서 다른 식물종과 상호작용을 이롭게 하며, 탄소고정을 증대 시키는 잇점과 빠른 생장으로 조기의 숲이 가능하다. 또한 조기에 피도가 높아짐으로써 잡초 등을 제어함으로써 유지관리비용이 줄어들고, 토양환경의 개선으로 토양동물의 군집발달을 포함한 자연성 회복도 빨라 지속가능한 생태 숲 조성 및 저관리 방안의 대안이 될 수 있을 것으로 생각되었다.